Sam Worthington Godalming, İngiltere'de doğdu ve bebekken Batı Avustralya, Perth'e taşındı. Warnbro'da büyüdü. Ailesi, bir elektrik santrali işçisi olan Jeanne J. ve Ronald W. Worthington'dur. Fremantle'daki John Curtin College of the Arts'a katıldı ancak daha sonra okulu bıraktı. Eve gitmek için çalışması gerektiğini söyleyen babası tarafından 400 dolarla Queensland, Cairns'e gönderildi. İnşaatta çalıştı ve Sidney, Yeni Güney Galler'e taşındı. 19 yaşındayken Ulusal Dramatik Sanat Enstitüsü'nün (NIDA) seçmelerine katıldı ve burs kazandı.Sam Worthington, 'Avatar' başrol seçmelerine katılmadan önce mali açıdan çok mücadele ettiğini dile getirdi. Mal varlığının çoğunu bir araba satın almak için sattı.